BMA-AM共聚物的合成與改性.pdf

1、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫塑料是一種質輕、閉孔的硬質泡沫塑料。PMI泡沫塑料具有最高的比強度、比模量（所有聚合物泡沫塑料中），以及優(yōu)異的耐熱性能和化學穩(wěn)定性能，是復合材料夾層結構的理想芯材，主要應用于電子、航空、船舶和體育用品等領域。
　　現(xiàn)有文獻大都以丙烯腈或者甲基丙烯腈作為主要單體合成PMI泡沫塑料，取得了比較突出的成果，并成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但是，丙烯腈或者甲基丙烯腈作為主要單體時，聚合過程難以控制，無法完全消除爆聚現(xiàn)象，

2、很難得到均相透明的共聚物，因此很容易出現(xiàn)廢品或者需要裁減較多邊角部分才能使用的情況。此外，丙烯腈類單體為高毒性化合物。本論文在國家自然科學基金(51103134)和浙江省自然科學基金(Y4110360)的資助下，選用了毒性較小、價格便宜的甲基丙烯酸丁酯(BMA)和丙烯酰胺(AM)作為主要單體制備PMI泡沫塑料。本論文著重于BMA/AM共聚物的合成、結構與性能之間的相互影響規(guī)律，為制備高性能PMI泡沫塑料奠定基礎。主要研究內容如下:

3、>　　(1)以BMA和AM作為主要單體，采用兩步本體聚合法合成BMA/AM共聚物。即先在較高溫度進行預聚，使單體達到一定的轉化率，然后轉入較低溫度進行后聚合。分別研究了預聚合溫度和后聚合溫度、不同引發(fā)劑種類(BPO、AIBN)以及引發(fā)劑用量(0.1～1.2％)對BMA/AM共聚合過程的影響規(guī)律。結果表明:預聚合溫度為70～100℃，后聚合溫度為40～70℃，以BPO為引發(fā)劑，用量為單體總量的0.4～1.0％時，在聚合過程中，固態(tài)的AM在

4、聚合反應體系中不易析出，BMA/AM共聚合過程容易控制，能夠得到均相透明的BMA/AM共聚物。
　　(2)單體配比對BMA/AM共聚物結構和性能的影響。借助Q-e方程對BMA/AM自由基共聚進行理論研究，借助紅外光譜分析(FTIR-ATR)、差示掃描量熱法分析(DSC)、熱重分析(TGA)和力學性能測試等方法研究主單體的配比對BMA/AM共聚物的結構和性能的影響規(guī)律。結果表明:隨著單體比例減少，BMA/AM共聚物分子鏈中AM單元的

5、含量增加，共聚物的熱穩(wěn)定性和壓縮性能增加。單體BMA與AM的摩爾比為1∶1時制備的共聚物分子鏈中AM單元的含量較高，摩爾比為1∶1和0.5∶1制得的共聚物有單體殘留，影響共聚物的壓縮性能。
　　(3)極性分子對BMA/AM共聚合的影響。將極性分子環(huán)己醇引入到BMA和AM的共聚體系中，研究了環(huán)己醇對單體轉化率和BMA/AM共聚物特性粘度的影響。隨著環(huán)己醇加入量增加，AM在反應體系中溶解的量明顯增大，單體轉化率增加，BMA/AM共聚物

6、的特性粘度存在峰值。借助傅里葉變換紅外(FTIR)，核磁共振(13CNMR)，動態(tài)力學分析法(DMA)，差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析法(TGA)研究環(huán)己醇對BMA/AM共聚物結構和性能的影響，結果表明:AM只能與BMA進行共聚反應，隨著環(huán)己醇加入量增加，BMA/AM共聚物含量將增加，由此發(fā)泡階段的酰亞胺化反應程度就越高，BMA/AM共聚物分子鏈中的酰亞胺環(huán)結構就越多，從而顯著提高BMA/AM共聚物的性能，有望制備高性能的聚甲基丙烯